太阳能集热管及其制造方法技术

技术编号:19074740 阅读:9 留言:0更新日期:2018-09-29 17:21
本发明专利技术是太阳能集热管(1)及其制造方法,太阳能集热管(1)在能够供热介质在内部流通的管(2)的外侧表面上至少设置有红外线反射层(3)、太阳光-热转换层(4)和防反射层(5)。该太阳能集热管(1)的特征在于,红外线反射层(3)为分散有硅、氮化硅或它们的混合物(6)的Ag层(7)。此外,该太阳能集热管(1)的制造方法中,使用Ag和硅作为靶,在含有氮气的气体的存在下进行溅射,从而形成分散有硅、氮化硅或它们的混合物(6)的Ag层(7)即红外线反射层(3)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】太阳能集热管及其制造方法
本专利技术涉及太阳能集热管及其制造方法。
技术介绍
已知将太阳光转换为热并利用该热进行发电的太阳能发电装置。该装置中,通过聚光单元会聚太阳光,利用其所会聚的太阳光加热太阳能集热管内的热介质后,用发电机利用该加热了的热介质的热能而进行发电。因此,该装置中,使用在能够供热介质在内部流通的管的外侧表面形成有用于将太阳光高效地转换为热的各种层的太阳能集热管。例如,在能够供热介质在内部流通的管的外侧表面上形成有反射来自热介质和管的热辐射的红外线反射层、将太阳光转换为热的太阳光-热转换层和防止太阳光的反射的防反射层。这些各种各样的层中,已知红外线反射层使用Ag层(例如,专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2010-271033号公报
技术实现思路
对于太阳能集热管,若在内部流通的热介质为高温,则供热介质流通的管的外侧表面为约650℃~约700℃的高温,形成于管的外侧表面的红外线反射层也暴露于高温下。以往,作为红外线反射层使用的Ag层由于耐热性不充分,因此若暴露于高温,则在1小时左右Ag会凝聚并升华,反射来自热介质和管的热辐射的效果降低。并且,这样的状态的Ag层中,无法充分发挥作为红外线反射层的功能,因此将太阳光转换为热的效率降低。本专利技术是为了解决如上述的问题而完成的,其目的在于提供一种通过使用即使暴露于高温也能够抑制Ag的凝聚和升华的耐热性优异的Ag层作为红外线反射层,而将太阳光转换为热的效率不易降低的太阳能集热管及其制造方法。本专利技术的专利技术人等为了解决如上述那样的问题而反复进行了深入研究,其结果发现,通过使硅、氮化硅或它们的混合物分散于Ag层,能够抑制Ag的凝聚和升华,从而完成了本专利技术。即,本专利技术是一种太阳能集热管,其特征在于,是在能够供热介质在内部流通的管的外侧表面上,至少设置有红外线反射层、太阳光-热转换层和防反射层的太阳能集热管,上述红外线反射层为分散有硅、氮化硅或它们的混合物的Ag层。此外,本专利技术是一种太阳能集热管的制造方法,其特征在于,是在能够供热介质在内部流通的管的外侧表面上至少设置有红外线反射层、太阳光-热转换层和防反射层的太阳能集热管的制造方法,使用Ag和硅作为靶,在含有氮气的气体的存在下进行溅射,从而形成分散有硅、氮化硅或它们的混合物的Ag层即上述红外线反射层。根据本专利技术,可以提供一种通过使用即使暴露于高温也能够抑制Ag的凝聚和升华的耐热性优异的Ag层作为红外线反射层,将太阳光转换为热的效率不易降低的太阳能集热管及其制造方法。附图说明图1是实施方式1的太阳能集热管的局部剖视图。图2是将形成于石英基板上的仅由Ag构成的Ag层在700℃加热1小时后的扫描型电子显微镜(SEM)照片。图3是将形成于石英基板上的仅由Ag构成的Ag层在700℃加热1小时的前后的Ag层的透光率的结果。图4是将形成于石英基板的分散有硅、氮化硅或它们的混合物的Ag层在700℃加热1小时后的扫描型电子显微镜(SEM)照片。图5是将形成于石英基板的分散有硅、氮化硅或它们的混合物的Ag层在700℃加热1小时的前后的Ag层的透光率的结果。图6是实施方式2的太阳能集热管的局部剖视图。图7是实施方式3的太阳能集热管的局部剖视图。图8是实施方式4的太阳能集热管的局部剖视图。图9是石英基板上依次层叠有金属保护层(20nm的W层)、分散有1.25at%的硅、氮化硅或它们的混合物的Ag层(230nm)、金属保护层(5nm的W层)和氧阻隔层(50nm的Si3N4层)的层叠体。图10是将图9的层叠体在700℃加热1小时、11小时和51小时前后的层叠体的透光率的结果。图11是实施方式5的太阳能集热管的局部剖视图。图12是实施方式6的太阳能集热管的局部剖视图。图13是实施方式7的太阳能集热管的局部剖视图。图14是石英基板上依次层叠有防反应层(20nm的TaSi2层)、金属保护层(20nm的Ta层)、分散有1.25at%的硅、氮化硅或它们的混合物的Ag层(230nm)、金属保护层(10nm的Ta层)、防反应层(10nm的TaSi2层)和氧阻隔层(50nm的Si3N4层)的层叠体。图15是将图14的层叠体在700℃加热1小时、11小时和51小时的前后的层叠体的透光率的结果。具体实施方式以下,使用附图对本专利技术的太阳能集热管及其制造方法的优选实施方式进行说明。实施方式1.图1是本实施方式的太阳能集热管的局部剖视图。图1中,本实施方式的太阳能集热管1具有能够供热介质在内部流通的管2、形成于管2的外侧表面上的红外线反射层3、形成于红外线反射层3上的太阳光-热转换层4、以及形成于太阳光-热转换层4上的防反射层5。作为能够供热介质在内部流通的管2,没有特别限定,可使用在该
公知的管。一般而言,管2的材质可以使用铁系材料(例如,不锈钢、耐热钢、合金钢、碳钢)、铝系材料等具有耐热性的金属。这些之中,若考虑到使用环境(例如,管2的加热温度),则优选为不锈钢或耐热钢制的管2。作为在管2的内部流通的热介质,没有特别限定,可使用在该
公知的热介质。作为热介质的例子,可举出水、油、熔融盐(例如,熔融钠)等。形成于管2的外侧表面上的红外线反射层3具有反射来自热介质和管2的热辐射(thermalradiation)的功能。太阳能集热管1中使用的热介质和管2等材料有时被加热至约650℃~约700℃的高温,此时辐射的电磁波的大部分成为红外线。因此,红外线反射层3主要具有反射该红外线的功能。即,红外线反射层3抑制了供给到热介质和管2的热能通过热辐射释放到管2的外部的情况。作为红外线反射层3,以往使用Ag层7,但若仅由Ag构成的Ag层7暴露于约650℃~约700℃的高温,则在1小时左右Ag会凝聚或升华。这里,在图2中示出将形成于石英基板上的仅由Ag构成的Ag层7在700℃加热1小时后的扫描型电子显微镜(SEM)照片。此外,将该加热前后的Ag层7的透光率的结果示于图3。如图2所示,Ag层7通过加热而Ag升华并且凝聚,露出作为Ag层7的下层的石英基板。此外,如图3所示,加热前的Ag层7的约200nm~2500nm的波长区域的透光率几乎为零(该波长区域的光不透射),与此相对,加热后的Ag层7的约200nm~2500nm的波长区域的透光率约为40%(该波长区域的光透射)。如此发生了Ag凝聚和升华的Ag层7中,无法充分发挥作为红外线反射层3的功能(反射来自热介质和管的热辐射的功能),因此将太阳光转换为热的效率降低。因此,本实施方式的太阳能集热管1中,使用分散有硅、氮化硅或它们的混合物6的Ag层7作为红外线反射层3。硅、氮化硅或它们的混合物6具有在Ag层7中抑制Ag的凝聚和升华的效果,由此,Ag层7的耐热性提高。这里,图4中示出将形成于石英基板的分散有1.25at%的硅、氮化硅或它们的混合物6的Ag层7在700℃加热1小时后的扫描型电子显微镜(SEM)照片。此外,图5中示出将该Ag层7在700℃加热1小时的前后的Ag层7的透光率的结果。如图4所示,即使在700℃加热1小时,作为Ag层7的下层的石英基板也没有露出,Ag的凝聚和升华也几乎没有发生。此外,如图5所示,在加热1小时的前后,Ag层7的透光率也几乎不变化。因此,若为分散有硅、氮化硅或它们的混合本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种太阳能集热管,其特征在于,在能够供热介质在内部流通的管的外侧表面上至少设置有红外线反射层、太阳光-热转换层和防反射层,所述红外线反射层为分散有硅、氮化硅或它们的混合物的Ag层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.29 JP 2016-0155191.一种太阳能集热管,其特征在于,在能够供热介质在内部流通的管的外侧表面上至少设置有红外线反射层、太阳光-热转换层和防反射层,所述红外线反射层为分散有硅、氮化硅或它们的混合物的Ag层。2.根据权利要求1所述的太阳能集热管,其特征在于,所述Ag层进一步分散有选自Mo、W、Ta、Nb和Al中的至少1种金属。3.根据权利要求1或2所述的太阳能集热管,其特征在于,在所述红外线反射层与所述太阳光-热转换层之间设置有金属保护层。4.根据权利要求1~3中任一项所述的太阳能集热管,其特征在于,在所述管与所述红外线反射层之间设置有金属保护层。5.根据权利要求3或4所述的太阳能集热管,其特征在于,所述金属保护层由熔点比Ag高的材料形成。6.根据权利要求3~5中任一项所述的太阳能集热管,其特征在于,所述金属保护层由含有分散于所述Ag层的所述金属的材料形成。7.根据权利要求3~6中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员:筒井琢仁笹谷亨则武和人奥原芳树黑山友宏伊岐见大辅
申请(专利权)人:株式会社丰田自动织机财团法人日本精细陶瓷中心
类型:发明
国别省市:日本,JP

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